什么是虚函数

一．实验目的及要求

1．进一步熟悉类的设计、运用继承与派生机制设计派生类，合理设置数据成员和成员函数。

2．掌握通过继承、虚函数、基类的指针或引用实现动态多态性的方法。

3．理解并掌握具有纯虚函数的抽象类的作用，在各派生类中重新定义各纯虚函数的方法，以及此时实现的动态多态性。

二．实验内容

在自己的文件夹下建立一个名为exp5的工程，在该工程中做如下操作：

定义一个抽象类容器类，其中定义了若干纯虚函数，实现求表面积、体积、输出等功能。由此抽象类派生出正方体、球体和圆柱体等多个派生类，根据需要定义自己的成员变量，在各个派生类中重新定义各纯虚函数，实现各自类中相应功能，各个类成员的初始化均由本类构造函数实现。

（1）在主函数中，定义容器类的指针和各个派生类的对象，使指针指向不同对象处调用相同的函数能执行不同的函数代码，从而实现动态多态性。

（2）定义一个顶层函数void TopPrint(Container &r);使得主函数中调用该函数时，根据实在参数所有的类自动调用对应类的输出函数。

（3）主函数中定义一个Container类对象，观察编译时的错误信息，从而得出什么结论

三．实验程序及运行结果

#include

using namespace std;

class Base

{

public:

virtual void f(){ cout << "调用Base::f()" << endl; }

};

class Derived: public Base

{

public:

void f(){ cout << "调用Derived::f()" << endl; } // 虚函数

};

int main(void)

{

Derived obj; // 定义派生类对象

Base *p = &obj; // 基类指针

p->f(); // 调用函数f()

纯函数与虚函数

简介

在计算机编程中，纯函数（Pure Function）和虚函数（Virtual Function）是两个重要的概念。纯函数是指在相同的输入下，总是返回相同的输出，并且没有任何副作用。而虚函数是用于实现多态的机制，可以在子类中重写父类的方法。本文将对纯函数和虚函数进行全面、详细、完整且深入地探讨。

纯函数

定义

纯函数是指对于相同的输入，总是得到相同的输出，并且没有任何副作用的函数。纯函数不依赖于外部状态，只依赖于输入参数。它的输出只取决于输入，与外部环境无关。

特点

• 相同的输入总是得到相同的输出。

• 不会产生任何副作用，不修改外部状态。

示例

以下是一个纯函数的示例：

int square(int n) {

return n * n;

}

这个函数接受一个整数作为输入，并返回它的平方。无论何时调用这个函数，只要输入相同，输出就会相同。这个函数没有任何副作用，不会修改任何外部状态。 优点

纯函数具有以下优点： 1. 易于测试和调试：由于纯函数不依赖于外部状态，其行为仅取决于输入，因此很容易编写测试用例并进行测试和调试。 2. 容易并行化：由于纯函数没有任何副作用，可以放心地将其应用于多个并发任务，而无需担心竞态条件和不确定的结果。 3. 更易于理解和维护：纯函数的行为仅取决于输入参数，因此更容易理解和维护。

虚函数

定义

虚函数是用于实现多态的机制。在面向对象编程中，虚函数是指在基类中声明的方法，可以被子类重新定义。通过使用虚函数，可以在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法。

特点

• 在基类中声明，在子类中重写。

• 可以根据对象的实际类型调用相应的方法，实现多态。

示例

以下是一个使用虚函数实现多态的示例：

class Animal {

public:

virtual void speak() {

cout << "Animal speaks" << endl;

- 1 - 纯函数和虚函数

纯函数和虚函数是计算机编程中常用的两种函数。纯函数指的是没有副作用且输入相同输出也相同的函数，常见的纯函数包括数学函数和字符串处理函数；而虚函数则是面向对象程序设计中的概念，指的是可以被重写的成员函数。

纯函数的特点是输入和输出之间没有任何关联，不会对程序状态进行任何改变，也不会引起任何副作用。由于纯函数的输出只与输入有关，因此也被称为具有“引用透明性”的函数，方便代码的测试和调试。

虚函数则是一种在面向对象程序设计中特别常见的概念。它允许派生类重写基类中的函数，在派生类中实现不同的行为。虚函数的实现方式是使用虚函数表，将函数调用与具体实现分离，提高代码的可维护性和扩展性。

需要注意的是，虚函数和纯函数是不同的概念，虚函数可以是纯虚函数也可以是非纯虚函数，纯函数则不涉及面向对象程序设计的概念。在编写程序时，需要根据具体应用场景选择使用纯函数或虚函数，以提高程序的效率和可维护性。

- 1 - c++虚函数作用及底层原理

c++虚函数作用及底层原理

什么是虚函数？

虚函数是指函数表现出一种多态特性的函数，也就是说在程序中可以根据所操作对象的不同而调用不同的函数。在函数实现方面，他们就是有一个虚表（Vtable）指向的函数的指针，并且只有用virtual 关键字来声明的函数才会存储在Vtable 中。

虚函数的主要作用：

1、实现多态：当定义的类含有需要多态的函数，那么就要在定义的函数前面加上virtual 关键字，使函数具有虚函数的能力，这样可以实现多态性。

2、实现动态绑定：使用虚函数，可以实现动态绑定，也就是说，当程序在运行时，可以根据所操作对象的不同而调用不同的函数。

虚函数的底层原理：

在c++中的实现原理是采用一个指针数组，也称为虚表（Vtable）实现的。虚表是一个数组，里面存放的是函数的地址。当调用虚函数时，程序会首先检查对象是否有虚表指针，如果有系统会拿到虚表指针，然后根据指针所指的虚表的索引号去虚表中找到实际的函数再去调用。

因此，虚函数的实现原理需要以下几步：

1t根据继承关系初始化虚表：程序会在构造函数中初始化虚 - 2 - 表，虚表中存放的是所有虚函数的地址；

2t程序在运行过程中，会检查对象是否有虚表指针；

3t根据指针所指的虚表的索引号去虚表中找到实际的函数再去调用；

4t程序运行结束，会销毁所有的对象。